I et radikalt eksperiment, der har nogle eksperter, der sætter spørgsmålstegn ved, hvad det betyder at være "i live", har forskere gendannet hjernecirkulationen og en vis celleaktivitet i svinehjerner timer efter, at dyrene døde i et slagteri.
Resultaterne, skønt de er gjort hos svin og ikke mennesker, udfordrer den holdning, der har været i lang tid, at hjerneceller efter døden undergår pludselig og irreversibel skade.
I stedet viser konklusionerne, der blev offentliggjort i dag (17. april) i tidsskriftet Nature, at hjernen til et stort pattedyr "bevarer en tidligere undervurderet kapacitet til genoprettelse" af cirkulation og visse cellulære aktiviteter timer efter døden, sagde seniorforfatter Nenad Sestan, professor i neurovidenskab, komparativ medicin, genetik og psykiatri ved Yale School of Medicine i New Haven.
"Den vigtigste implikation af denne konstatering er, at ... celledød i hjernen forekommer i et længere tidsvindue, som vi tidligere troede," sagde Sestan under en nyhedskonference i går. I stedet for at ske i løbet af sekunder eller minutter efter døden, "viser vi, at ... en gradvis, trinvis proces," og at celledødsprocesserne i nogle tilfælde kan udsættes eller endda vendes, sagde Sestan.
Forskerne understregede stadig, at de ikke observerede nogen form for aktivitet i grisenes hjerner, der var nødvendig til normal hjernefunktion eller ting som bevidsthed eller bevidsthed. "Dette er ikke en levende hjerne," sagde Sestan. "Men det er en cellulær aktiv hjerne."
Arbejdet kunne give forskere nye måder at studere hjernen på, så de kunne undersøge funktioner i hele, intakt hjerne på en måde, der ikke har været muligt før. Dette kan igen hjælpe forskere med bedre at forstå hjernesygdomme eller virkningerne af hjerneskade, sagde forskerne.
Selvom den aktuelle undersøgelse blev udført på svin og ikke mennesker, er svinehjerner større og mere menneskelignende sammenlignet med gnaverhjerner.
"BrainEx"
I undersøgelsen udviklede forskerne et nyt system til undersøgelse af intakte, postmortem hjerner, kaldet BrainEx. Det er et netværk af pumper, der leder en syntetisk opløsning - en erstatning for blod - ind i hjernens arterier ved en normal kropstemperatur.
Ved hjælp af BrainEx studerede forskerne 32 postmortem-svinehjerner, der blev opnået fra et svinekødforarbejdningsanlæg (som ellers ville være blevet kasseret). Hjernerne blev anbragt i BrainEx-systemet 4 timer efter grisenes død og fik lov til at "perfuse" med det syntetiske bloderstatning i 6 timer.
I løbet af denne tid bevarede BrainEx-systemet ikke kun hjernecellestrukturen og reducerede celledød, men gendannede også en del cellulær aktivitet. For eksempel var nogle celler metabolisk aktive, hvilket betyder, at de brugte glukose og ilt og producerede kuldioxid. Andre celler reagerede med en inflammatorisk respons, når de blev stimuleret med visse molekyler.
I modsætning hertil nedbrydes "kontrol" -hjerner, der ikke blev behandlet med BrainEx, hurtigt.
"Vi kan se dramatiske forskelle mellem de hjerner, vi behandler med vores teknologi" og kontrolhjerner, sagde Sestan.
Etiske bekymringer
Dr. Neel Singhal, en adjunkt i neurologi ved University of California, San Francisco, som ikke var involveret i studiet, sagde, at arbejdet var "tankevækkende" på grund af nogle af de etiske spørgsmål, der blev rejst. Selvom forskere f.eks. Er langt fra at være i stand til at gendanne hjernefunktion hos mennesker med alvorlige hjerneskader, hvis en vis genopretning af hjerneaktivitet er mulig, "ville vi være nødt til at ændre vores definition af hjernedød," fortalte Singhal til Live Science .
Forskerne så ingen tegn på bevidsthed, og det var heller ikke et mål for forskningen. Faktisk inkluderede den syntetiske blodopløsning flere kemikalier, der blokerer for neurale aktiviteter, den slags aktivitet, der var nødvendig for bevidstheden.
Hvad mere var, hvis nogen form for organiseret elektrisk aktivitet - den slags, der var nødvendigt for bevidsthed - var dukket op, var forskerne parat til at gribe ind for at stoppe denne aktivitet ved at bruge anæstesi og sænke hjernetemperaturen, sagde studieleder, Stephen Latham, direktør for Yales Tværfagligt center for bioetik. Med andre ord afslutte eksperimentet, hvis dette skete.
I en kommentar, der blev offentliggjort sammen med undersøgelsen, opfordrede Nita Farahany, en professor i advokatfilosofi ved Duke University, og kolleger til flere retningslinjer omkring de etiske spørgsmål, som undersøgelsen rejser, som de siger "stiller spørgsmålstegn ved langvarige antagelser om, hvad der gør en dyr - eller et menneske - i live. "
Sådanne problemer inkluderer, hvordan man opdager bevidsthed til at begynde med, og hvor længe systemer som BrainEx skal have tilladelse til at køre.
Fremtidens arbejde
Da undersøgelsen kun varede i 6 timer, er der brug for mere forskning for at vide, om BrainEx kan bevare hjerner i længere tid end denne gang.
Derudover er der stadig mange spørgsmål om, hvor længe denne model er med hjernemiljøet. Systemet bruger ikke rigtigt blod, og hjernen bades ikke i væske, da det er inde i kraniet, sagde Singhal.
Men hvis systemet kan bruges i fremtidig hjerneforskning, kan dette "føre til en helt ny måde at studere hjernen efter postmortem", Andrea Beckel-Mitchener, teamlederen ved National Institutes of Health's BRAIN Initiative, som medfinansierede forskning, sagde det i en erklæring. "Den nye teknologi åbner muligheder for at undersøge komplekse celle- og kredsløbstilslutninger og -funktioner, der går tabt, når prøver bevares på andre måder," sagde Beckel-Mitchener. Arbejdet kunne også stimulere forskning på måder at fremme hjernegenopretning efter tab af blodstrøm til hjernen, såsom under et hjerteanfald.
Alligevel kom undersøgelsen ikke tæt på at være i stand til at genoplive en hjerne, svin eller menneske efter døden. "Grundlæggende, når hjernen mister cirkulation, er det som en meget kompliceret bygning, der bare smuldrer sammen i en million stykker," sagde Singhal. Det nye arbejde antyder, at denne metode "kan gendanne noget af fundamentet", men der er stadig hjernen, der skal bygges oven på dette fundament, sagde han.
